Способ изготовления органоволокнитов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нц 590!48

Союз Советских

Социалистических

Республии (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.11.75 (21) 2302035/23-05 с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень Ме 4 (45) Дата опубликования описания 14.02.78 (51) М. Кл.з В 29С 27/02

В 32В 31/22

В 32В 27/02

Госудйрствеииый комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 678.027.94 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Е. Б. Тростянская, Г. С. Головкин и А. К. Шибанов

Московский авиационный технологический институт им. К. Э. Циолковского (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОРГАНОВОЛОКНИТОВ

Изобретение относится к производству армированных пластиков из органических синтетических волокон (органоволокнитов) и может быть использовано в авиационной и смежных областях промышленности.

Известен способ формования изделий из органических синтетических волокон доведением их до предела вынужденной эластичности (течение материала волокон) в процессе формования, под давлением выше 100 кг/смз и температурах, близких к температуре плавления волокон. Температуру формования можно несколько понизить (на 50 — 60 С ниже температуры плавления волокон) при соответствующем увеличении давления формования до

350 — 500 кгс/см (1).

Недостатком известного способа является значительная дезориентация волокон в процессе формования при высоком давлении в результате течения материала и частичного разрушения волокон, что приводит к получению органоволокнитов с низкими показателями физико-механических свойств.

Известен также способ производства армированных пластиков из органических волокон, заключающийся в том, что волокна совмещают со связующим, сушат для удаления растворителя и подотверждения связующего, формуют изделие под давлением, при этом производят длительную термообработку (1 — 10 ч) для плавления и отверждения связующего (2).

Однако в процессе по известному способу использование двух компонентов (волокно, связующее) обусловливает многооперационную технологию получения пластика, при которой возможное набухание в компонентах связующего и длительное нагревание органических волокон (необходимое для плавления и отверждения связующего), обусловливает дезориентацию макромолекул в них. Кроме того, возникают сложные проблемы совместимости компонентов и остаточных напряжений на границе контакта между ними, снижается эффективность использования волокон, поскольку из-за различия удлинений компонентов обычно раньше разрушается связующее, нарушая герметичность изделия и равномерное распределение напряжений между волокнами, что в конечном счете приводит к ухудшению физико-механических свойств органоволокнитов.

Цель изобретения — улучшение физико-механических свойств армированных пластиков

25 из органических синтетических волокон.

Достигается это тем, что поверхность органических волокон обрабатывают раствором полифункционального соединения выбранного из группы, содержащей полиизоционаты, окси30 соединения, многоосновные кислоты, ангидри590148

Таблица 1

Полиэтилентерефталатные волокна по способу

Показатели известному предлагаемому известному предлагаемому

1,48

18 — 22

1,3

15 — 20

1,26

36 — 40

1,4

30 — 34

13,5

4,8

31

7,3

23

8,2

6,5

500

16 ды и хлорангидриды многоосновных кислот, полиамины в низкокипящем растворителе, удаляют растворитель, например, сушкой нагретым воздухом, приводят волокна в плотный контакт давлением формования в пресс-форме или при намотке на оправку, нагревают под давлением формования 4 — 10 кгс/смз до температуры, на 40 — 50 С превышающей температуру стеклования полимера волокон, и выдерживают при этой температуре в течение

20 — 30 с до образования химических связей между реакционными центрами макромолекул поверхностных слоев волокон. При этом органические волокна соединяются непосредственно между собой (без использования связующего), в результате чего существенно повышаются механические свойства и технологичность пластиков.

При использовании органических волокон, например, из полиэтилентерефталата на поверхность волокон наносят перекись бензоила или гексаметилендиизоционат из 5%-ного раствора в ацетоне. Затем волокна пропускаПлотность, г/см

Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/мм

Удельная прочность, км

Модуль упругости при растяжении, кгс/мм

Удельная жесткость, Х10л км

Относительное удлинение при разрыве, y„

При изготовлении органоволокнитов из алифатических полиамидных волокон на их поверхность наносят адипиновую кислоту или дифенилолпропан в виде 5 — 10%-ного раствора в ацетоне или хлорокись фосфора в виде

5 — 8 -ного раствора в четыреххлористом углероде. Затем волокна пропускают через термокамеру проходного типа, где при температуре 50 — 60" С удаляют растворитель. Температуру формования органоволокнитов поддерживают в пределах 120 — 130 С, давление формования составляет 4 — 10 кгс/см, время формования 20 — 30 с. При изготовлении органоволокнитов из ароматических полиамидных волокон на поверхность волокон наносят пиромеллитовую кислоту или диангидрид пиромеллитовой кислоты из 10 — 15%-ного раствора в ацетоне. Затем волокна пропускаютчерез термокамеру проходного типа, где при 50—

60 С удаляют растворитель. Температуру формования органоволокнитов поддерживают в ют через термокамеру проходного типа, где при температуре 50 — 60 С удаляют растворитель. Температуру формования органоволокнита поддерживают в пределах 140 — 150 С, давление формования составляет 4 — 10 кгс/см, время формования 20 — 30 с.

При использовании полиимидных волокон на их поверхность предварительно наносят гексаметилендиамин или гексаметилендиизо10 ционат из 10 — 15%-ного раствора в ацетоне.

Температуру формования поддерживают в интервале 210 — 250 С, давление формования составляет 4 — 10 кгс/см, время формования

20 — 30 с.

15 В табл. 1 приведены сравнительные данные по физико-механическим свойствам кольцевых образцов из полиэтилентерефталатных и полиимидных волокон, полученных намоткой по предлагаемому и известному способам на

20 эпоксидном связующем (весовое содержание связующего в образцах 30%).

Внутренний диаметр колец 75 мм, толщина стенки 2 мм.

Полиимидные волокна по способу

45 пределах 230 †2 С, давление формования составляет 4 — 10 кгс/смв, время формования

20 — 30 с.

В табл. 2 приведены сравнительные данные по физико-механическим свойствам кольцевых

50 образцов из алифатических полиамидных волокон и ароматических полиамидных волокон, изготовленных намоткой по предлагаемому и известному способам на эпоксидном связующем.

55 При изготовлении органоволокнитов из фенолоформальдегидных волокон на их поверхность наносят резорцин из 10 — 15%-ного раствора в ацетоне или гексаметилентетрамин из

10 — 15%-ного раствора в этаноле.

Растворительудаляют сушкой при 50 — 60 С, затем волокна приводят в плотный контакт давлением формования в пресс-форме, равным 40 — 50 кгс/см при 140 — 160 С в течение

65 2 — 3 мин, 590148

Таблица 2

Алифатические полиамидные волокна по способу

Ароматические полиамидные волокна по способу

Показатели известному предлагаемому предлагаемому известному

1,2

40 — 44

1,2

20 — 25

1,35

150 †1

1,3

80 — 120

250 †3

150 — 200

7000

4000

2,3

15 — 17

52 б — 7

1,5

15 — 20

31

6 — 7

В табл. 3 приведены сравнительные данные по физико-механическим свойствам пластиков из фенолоформальдегидных волокон, изготовленных прессованием по известному и предлагаемому способам.

Таблица 3

Способ

Показатели предлагаемый известный

Плотность, г/см

Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/мм

Удельная прочность, км

Модуль упругости при растяжении, кгс/мм

Удельная жесткость, 10в км

Относительное удлинение при разрыве, у, 1,25

26 — ЗО

1,25

35 — 38

7,2

8 — 10

21

5,6

8 — 10

Формула изобретения

Способ изготовления органоволокнитов из органических синтетических волокон, включающий обработку поверхности волокон раствором соединения с последующим удалением растворителя и формование под давлением, отличающийся тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств органоволокнитов, волокна обрабатывают раствором полифункционального соединения, выбранного из группы, содержащей полиизоцианаты, оксисоединения, многоосновные кислоты, ангидриды и хлорангидриды многоосновных кислот и

Составитель В. Чистяков

Техред И. Карандашова

Редактор А. Соловьева

Корректоры: Е. Хмелева и 3. Тарасова

Подписное

Заказ 3332/2 Изд. Ко 199 Тираж 850

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушскал паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Плотность, г/см

Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/ммв

Удельная прочность, км

Модуль упругости при растяжении, кгс/ммв

Удельная жесткость, 102 км

Относительное удлинение при разрыве, Как видно из приведенных примеров, изобретение позволяет получить органоволокниты с более высокими физико-механическими свойствами.

5 По данным заявителя, себестоимость органоволокнитов снижается на 20 — 30%. полиамины, и формуют при давлении 4—

10 кгс/см2 и температуре, на 40 — 50 С превышающей температуру стеклования полимера волокон, в течение 20 — 30 с.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Антонов А. М., Михайлова Л. П. Исследование в области получения самоармированFIbIx и самосвязующихся материалов, в сб. Кон15 струкционные материалы на основе графита, № 5, М., «Металлургия», 1970, с. 6 — 11.

2. Пластики конструкционного назначения, под ред. Е. Б. Тростянской, М., «Химия», 1974, с. 273.